JP2012101386A - 流体動圧軸受装置用ハウジング及びその製造方法、並びにこれを備えた流体動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】側部及び底部を一体に有し、底部にスラスト動圧溝が形成されたハウジングを、バリの発生や成形不良を招くことなく、樹脂の射出成形で高精度に成形する。
【解決手段】内側２０のうち、少なくともハウジング７の側部７ａの内周面７ａ１を成形する成形面２１、及び、底部７ｂのスラスト動圧溝７ｂ１０を成形する溝成形面２２ａを、一体の金型に形成する。また、内型２０の成形端面２２のうち、スラスト動圧溝７ｂ１０の溝底を成形する溝底成形面２２ａ１を、成形端面２２の外径端部まで面一に連続させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、流体動圧軸受装置用ハウジング（以下、単にハウジングと言う。）及びその製造方法、並びにこれを備えた流体動圧軸受装置に関し、特に樹脂製のハウジングの製造方法に関する。

例えば特許文献１には、側部及び底部を一体に有し、樹脂の射出成形で形成されたハウジングと、ハウジングの内周面に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸部及びフランジ部を有する軸部材とを備えた流体動圧軸受装置が示されている。この流体動圧軸受装置の軸部材が回転すると、軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間にラジアル軸受隙間が形成されると共に、フランジ部の上側端面と軸受スリーブの下側端面との間、及び、フランジ部の下側端面とハウジングの底部の内側端面との間にスラスト軸受隙間が形成され、ラジアル軸受隙間及びスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体（例えば潤滑油）の動圧作用で、軸部材がラジアル方向及びスラスト方向に支持される。

特開２００８−２５６０４６号公報

上記ハウジングの内周面は軸受スリーブが固定されるため、ハウジングの内周面の面精度は軸受スリーブの内周に形成されるラジアル隙間の精度、ひいてはラジアル方向の支持力に影響する。また、上記ハウジングの底部の内側端面はスラスト軸受隙間に面するため、ハウジングの底部の内側端面の面精度は、スラスト軸受隙間の精度、ひいてはスラスト方向の支持力に影響する。特に、ハウジングの底部の内側端面に、スラスト軸受隙間の潤滑流体に動圧作用を積極的に発生させるスラスト動圧溝が形成される場合、スラスト動圧溝の加工精度はスラスト方向の支持力に大きく影響する。このため、ハウジングの内周面及び底部の内側端面（特にスラスト動圧溝）は高精度に成形する必要がある。

このようなハウジングは、例えば図９に示すような外型１１０及び内型１２０からなる成形金型を用いて樹脂で射出成形される。内型１２０は、ハウジングの内周面の成形面１２１を有する円筒状の金型１２０ａと、金型１２０ａの内周面に嵌合し、ハウジングの底部の内側端面に形成されるスラスト動圧溝の成形面１２２を有する円筒状の金型１２０ｂと、金型１２０ｂの内周面に嵌合し、スラスト動圧溝の内径側領域の成形面１２５を有する円筒状の金型１２０ｃとを組み立てて構成される。金型１２０ｂの成形面１２２には、スラスト動圧溝の溝底を成形する溝底成形面１２２ａと、スラスト動圧溝間の丘部を成形する丘部成形面１２２ｂとが設けられる。金型１２０ｃの軸心には、金型１２０ｃに対して軸方向に摺動可能な突き出しピン１３０が設けられる。上述のように、ハウジングの内周面及び底部の内側端面のスラスト動圧溝は高精度に形成する必要があるため、これらの面を成形する金型の成形面１２１，１２２は高精度な加工が要求される。図９に示すように、成形面１２１，１２２を別々の金型１２０ａ及び１２０ｂに設けることで、各金型１２０ａ，１２０ｂの加工がしやすくなり、成形面１２１，１２２の加工精度を高めることができる。しかし、このような成形金型でハウジングを成形すると、以下のような不具合が生じる恐れがある。

第一に、個々の金型１２０ａ，１２０ｂを精度良く加工しても、これらの金型１２０ａ，１２０ｂの組立精度が悪いと、成形されるハウジングの各面の相対的な位置精度、具体的には、ハウジングの内周面と底部の内側端面との直角度を十分に高めることができない恐れがある。このような場合、一旦組み立てた金型１２０ａ，１２０ｂをばらして再び組み立て直したり、高精度に組み立てられた別の金型を用いたりする必要があるため、多大な手間がかかる。

第二に、内型１２０を複数の金型１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃで構成すると、ハウジングの底部の内型端面を成形する内型１２０の成形端面１２６に継ぎ目１２７が形成される。このような内型１２０を用いて射出成形を繰り返すと、樹脂との摩擦により金型が摩耗し、成形端面１２６の継ぎ目１２７に微小な隙間が形成され、この微小隙間に樹脂が入り込むことにより成形品にバリが形成される恐れがある。特に、スラスト軸受面にバリが形成されると、スラスト方向の支持力に悪影響を及ぼす。

第三に、内型１２０の成形端面１２６の継ぎ目１２７には、金型の加工誤差の影響を抑えるために段差が形成されることがある。具体的には、図９に示すように、金型１２０ｂの成形面１２２の溝底成形面１２２ａを、金型１２０ａの端面１２３及び１２０ｃの端面１２５よりも後退させる（図示では上側に配する）ことにより、成形端面１２６の継ぎ目１２７に段差が設けられる。このように成形端面１２６に段差が設けられることで、ゲート１５０からキャビティ１４０に射出された樹脂の流動性が低下し、成形不良を招く恐れがある。

本発明の解決すべき課題は、側部及び底部を一体に有し、底部にスラスト動圧溝が形成されたハウジングを、バリの発生や成形不良を招くことなく、樹脂の射出成形で高精度に成形することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、内周面に軸受スリーブを固定するための固定面が設けられた筒状の側部と、側部の一端開口部を閉塞し、内側端面にスラスト動圧溝が形成された底部とを一体に有する流体動圧軸受装置用ハウジングを製造するための方法であって、側部の内周面を成形する成形面及び底部の内側端面を成形する成形端面を有する内型と、底部の外側端面を成形する外型とを備え、内型のうち、少なくとも側部の内周面の成形面とスラスト動圧溝の成形面とが一体の金型に形成された成形金型を用いて樹脂で射出成形するものである。このような製造方法で形成された流体動圧軸受装置用ハウジングは、底部の内側端面のうち、スラスト軸受溝の外径端部及びそれよりも外径側の領域に、金型の継ぎ目跡が形成されていない。

このように、側部の内周面の成形面と底部のスラスト動圧溝の成形面とを一体の金型に形成することで、側部の内周面（軸受スリーブの固定面）と底部のスラスト動圧溝形成領域との相対的な位置精度（例えば直角度）を金型の加工精度で保証することができる。また、図９に示す金型１２０ａ及び１２０ｂを一体化することで、内型１２０の成形端面１２６に形成されていた少なくとも外径側の継ぎ目１２７が省略されるため、この継ぎ目に起因するバリの発生が回避され、バリによるスラスト方向の支持力の低下を防止できる。

また、図９に示す金型１２０ａ，１２０ｂを一体化することで、各金型の加工誤差の影響を抑えるための段差を設ける必要がなくなるため、金型の成形面、特に内型の成形端面をフラットにして樹脂の流動性を高めることができる。具体的には、スラスト動圧溝の溝底を成形する溝底成形面を含む平面を、内型の成形端面の外径端部まで面一に連続させることで、樹脂の流動性を高めることができる。より詳しくは、例えば、溝底成形面を内型の成形端面の外径端部まで延ばしたり（図８参照）、あるいは、溝底成形面を、スラスト動圧溝の外径側に設けられた平坦部を成形する成形面と面一に連続させたりすることができる（図６参照）。さらに、溝底成形面を、スラスト動圧溝の内径側に設けられた平坦部を成形する成形面と面一に連続させれば、樹脂の流動性をより一層高めることができる。

尚、図９に示す金型１２０ａ，１２０ｂを一体化することで、これらを別々に形成する場合と比べ、側部の内周面の成形面やスラスト動圧溝の成形面の加工がしにくくなり、成形面の加工精度の低下が懸念される。しかし、本発明者らの試行錯誤により、上記のように金型１２０ａ，１２０ｂを一体化することにより、成形面の相対的な位置精度の向上、バリの発生の回避、及び樹脂の流動性の向上を図ることができるため、たとえ成形面の加工精度が若干低下したとしても、これを補って余りある効果が得られることが明らかとなった。

内型の軸心には、内型に対して軸方向に摺動可能な突き出しピンを設けることができる。この場合、突き出しピンと内型との間に分割面が形成され、成形面に継ぎ目が形成されるため、成形品にバリが生じる恐れがある。そこで、内型に、底部の内側端面の軸心に設けられる凹部を成形する成形面を設け、該成形面に突き出しピンの先端部を配置することで、突き出しピンと金型との継ぎ目に起因して成形品にバリが生じた場合でも、底部の内側端面の凹部にバリを配することができるため、バリが軸部材と干渉する事態を回避できる。

外型のうち、底部の外側端面を成形する成形面の軸心にピンゲートを設けることができる。この場合、外型に、底部の外側端面の軸心に設けられる凹部を成形する成形面を設け、該成形面に前記ピンゲートを設ければ、底部の外側端面の凹部にピンゲートのゲートカット跡を配置することができるため、ゲートカット跡が他の部材と干渉する事態を防止できる。

上記の製造方法によれば、内周面に軸受スリーブを固定するための固定面が設けられた筒状の側部と、側部の一端開口部を閉塞し、内側端面にスラスト動圧溝が形成された底部とを一体に有し、樹脂で射出成形された流体動圧軸受装置用ハウジングであって、スラスト動圧溝の溝底面が、スラスト動圧溝の外径側に設けられた平坦部と面一に連続している流体動圧軸受装置用ハウジングが得られる。

スラスト動圧溝は、例えばスパイラル形状やヘリングボーン形状とすることができる。また、スラスト動圧溝は、例えばポンプアウトタイプあるいはポンプインタイプとすることができる。

上記のハウジングと、ハウジングの側部の内周面に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸部及びフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、フランジ部の一方の端面と軸受スリーブの端面との間の第１のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向一方に支持する第１のスラスト軸受部と、フランジ部の他方の端面とハウジングの底部の内側端面との間の第２のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向他方に支持する第２のスラスト軸受部とを備えた流体動圧軸受装置は、軸受スリーブの内周面（ラジアル軸受面）とハウジングの底部の内側端面（スラスト軸受面）との相対的な位置精度を高精度に設定できる。

軸受スリーブは、例えば焼結金属製とすることができる。

軸受スリーブの内周面に、ラジアル軸受隙間の潤滑流体に動圧作用を発生させるラジアル動圧発生部を形成することができる。また、軸受スリーブの一方の端面に、第１のスラスト軸受隙間の潤滑流体に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部を形成することができる。

以上のように、本発明によれば、側部及び底部を一体に有し、底部にスラスト動圧溝が形成されたハウジングを、バリの発生や成形不良を招くことなく、樹脂の射出成形で高精度に成形することができる。

スピンドルモータの断面図である。 上記スピンドルモータに組み込まれた流体動圧軸受装置の断面図である。 上記流体動圧軸受装置に組み込まれた（ａ）断面図、及び（ｂ）下面図である。 上記流体動圧軸受装置に組み込まれた本発明の実施形態に係るハウジングの上面図である。 上記ハウジングの成形金型の断面図である。 上記成形金型の拡大断面図である。 他の実施形態に係るハウジングの上面図である。 図７のハウジングの成形金型の断面図である。 従来の成形金型の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、情報機器用スピンドルモータの一構成例を概念的に示している。このスピンドルモータは、ＨＤＤ等のディスク駆動装置に用いられるもので、軸部材２を回転自在に支持する流体動圧軸受装置１と、軸部材２の一端に設けられたディスクハブ３と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル４およびロータマグネット５と、流体動圧軸受装置１のハウジング７を内周に固定したブラケット６とを備えている。ステータコイル４はブラケット６の外周に取付けられ、ロータマグネット５はディスクハブ３の内周に取付けられる。ディスクハブ３には、磁気ディスク等のディスクＤが複数枚（図示例は３枚）保持される。ステータコイル４に通電すると、ステータコイル４とロータマグネット５との間の電磁力でロータマグネット５が回転し、それによって、ディスクハブ３およびこれに保持されたディスクＤが、軸部材２と一体に回転する。

図２は、上記のスピンドルモータに組み込まれた流体動圧軸受装置１を示している。この流体動圧軸受装置１は、本発明の一実施形態に係る有底筒状のハウジング７と、ハウジング７の内周面に固定された軸受スリーブ８と、軸受スリーブ８の内周に挿入された軸部材２と、ハウジング７の開口部をシールするシール部材９とを主要な構成部材として備える。なお、以下の説明において、軸方向でハウジング７の開口側を上側、ハウジング７の閉口側を下側とする。

軸部材２は、軸部２ａと、軸部２ａの下端から外径側に張り出した平板状のフランジ部２ｂとを有し、高剛性の金属材料、例えばステンレス鋼で形成される。軸部２ａの外周面２ａ１は、軸方向の略中央部のヌスミ部（環状の凹部）を除いて平滑な円筒面とされ、フランジ部２ｂの両端面２ｂ１，２ｂ２は平滑な平坦面とされる。

軸受スリーブ８は、例えば、銅を主成分とする焼結金属の多孔質体で円筒状に形成される。軸受スリーブ８は、焼結金属以外にも、無垢の金属（例えば黄銅等の軟質金属）や、樹脂で形成することもできる。

軸受スリーブ８の内周面８ａには、ラジアル動圧発生部として例えばラジアル動圧溝が形成される。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、軸受スリーブの内周面８ａの軸方向に離隔した２箇所の領域に、ヘリングボーン形状に配列した複数の動圧溝８ａ１，８ａ２が形成される。このうち、上側の動圧溝８ａ１は軸方向非対称に形成されており、詳しくは、動圧溝８ａ１の軸方向中間部に形成された帯状の丘部（図３にクロスハッチングで示す）に対して、上側の軸方向寸法Ｘ１が下側の軸方向寸法Ｘ２よりも大きくなっている。一方、下側の動圧溝８ａ２は軸方向対称に形成される。

軸受スリーブ８の下側端面８ｂには、スラスト動圧発生部として例えばスラスト動圧溝が形成され、本実施形態では図３（ｂ）に示すように、スパイラル形状に配した複数の動圧溝８ｂ１が形成される。軸受スリーブ８の外周面８ｄには、軸方向溝８ｄ１が任意の本数（本実施形態では３本）形成される。また、軸受スリーブ８の上側端面８ｃには、円環溝８ｃ１、および円環溝８ｃ１の内径側に接続された任意の本数の径方向溝８ｃ２が形成される。

ハウジング７は、図２に示すように、筒状の側部７ａと、側部７ａの下端開口部を閉塞する底部７ｂとを一体に有する。側部７ａの内周面７ａ１には、軸受スリーブ８の外周面８ｄを固定するための円筒面状の固定面が設けられる。底部７ｂの内側端面７ｂ１には、スラスト動圧溝が形成され、本実施形態では図４に示すように、スパイラル形状に配した複数のスラスト動圧溝７ｂ１０が形成される。スラスト動圧溝７ｂ１０は、溝底面から盛り上がった丘部７ｂ１１で区画される（図４にクロスハッチングで示す）。

ハウジング７の底部７ｂの内側端面７ｂ１のうち、スラスト動圧溝７ｂ１０の外径端部あるいはそれよりも外径側の領域には、金型の継ぎ目跡は形成されていない。また、スラスト動圧溝７ｂ１０の溝底面を含む平面は、内側端面７ｂ１の外径端部まで延びている。本実施形態では、スラスト動圧溝７ｂ１０形成領域の外径側及び内径側に平坦部７ｂ１２及び７ｂ１３が形成され、平坦部７ｂ１２及び７ｂ１３がスラスト動圧溝７ｂ１０の溝底面と面一に連続している。平坦部７ｂ１３の内径側には、凹部７ｂ３が形成される（図２参照）。凹部７ｂ３の軸心には、成形金型の突き出しピン３０による突き出し跡３０’が形成される（図４参照）。

ハウジング７の底部７ｂの外側端面７ｂ２の軸心には、凹部７ｂ４が形成される（図２参照）。凹部７ｂ４の軸心には、成形金型のゲート５０内で固化した樹脂を切断したゲートカット跡（あるいは、切断部に後処理を施した跡）が形成される（図示省略）。

ハウジング７は樹脂の射出成形で成形される。ハウジング７を形成する樹脂は主に熱可塑性樹脂であり、例えば、非晶性樹脂として、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等、結晶性樹脂として、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）等を用いることができる。また、上記の樹脂に、充填材として、例えばガラス繊維等の繊維状充填材、チタン酸カリウム等のウィスカー状充填材、マイカ等の鱗片状充填材、カーボンファイバー、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノマテリアル、金属粉末等の繊維状又は粉末状の導電性充填材を用いることができる。これらの充填材は、単独で用い、あるいは、二種以上を混合して使用しても良い。

ハウジング７は、例えば図５に示す金型を用いて成形される。この金型は、外型１０と、内型２０と、内型２０に設けられた突き出しピン３０とを備える。外型１０は固定型であり、内型２０は外型１０に対して軸方向に移動可能な可動型である。外型１０には、ハウジング７の底部７ｂの外側端面７ｂ２を成形する成形面１１と、側部７ａの外周面７ａ２の一部を成形する成形面１２とが設けられる。内型２０には、ハウジング７の側部７ａの内周面７ａ１を成形する成形面２１と、底部７ｂの内側端面７ｂ１を成形する成形端面２２と、側部７ａの外周面７ａ２の一部を成形する成形面２３とが設けられる。外型１０と内型２０とを型締めすることでキャビティ４０が形成され、このキャビティ４０にゲートから樹脂を射出することによりハウジング７が成形される。図示例では、外型１０の成形面の軸心に、ピンゲート５０が設けられる。

図６に拡大して示すように、内側２０の成形端面２２には、ハウジング７の底部７ｂの内側端面７ｂ１のスラスト動圧溝７ｂ１０を成形する溝成形面２２ａが設けられる。溝成形面２２ａには、スラスト動圧溝７ｂ１０の溝底面を成形する溝底成形面２２ａ１と、スラスト動圧溝７ｂ１０の間の丘部７ｂ１１（図４参照）を成形する丘部成形面２２ａ２とからなる。内型２０のうち、少なくともハウジング７の側部７ａの内周面７ａ１を成形する成形面２１と溝成形面２２ａとは一体の金型に設けられる。溝成形面２２ａの外径側には、底部７ｂのスラスト動圧溝７ｂ１０の外径側に形成された平坦部７ｂ１２（図４参照）を成形する成形面２２ｂが設けられる。溝成形面２２ａの内径側には、底部７ｂのスラスト動圧溝７ｂ１０の内径側に形成された平坦部７ｂ１３（図４参照）を成形する成形面２２ｃが設けられる。

溝底成形面２２ａ１を含む平面は、内型２０の成形端面２２の外径端部まで面一に連続している。本実施形態では、溝底成形面２２ａ１は、溝成形面２２ａの外径側の成形面２２ｂ及び内径側の成形面２２ｃと面一に連続している。すなわち、溝底成形面２２ａ１、成形面２２ｂ、及び成形面２２ｃで構成される平坦面から、丘部成形面２２ａ２が一段凹んだ状態となっている。この丘部成形面２２ａ２は、例えば、内型２０の成形端面２２のうち、丘部成形面２２ａ２の形成領域を除く領域にマスキングシールを施した状態で、ショットブラストにより形成される。この他、放電加工や機械加工で丘部成形面２２ａ２を形成することもできる。

内型２０には、ハウジング７の底部７ｂの内側端面７ｂ１の軸心に設けられる凹部７ｂ３（図２参照）を成形するための成形面２２ｄが設けられる。成形時には、この成形面２２ｄと突き出しピン３０の先端面とが面一になるように配置される（図６参照）。ただし、現実的には成形面２２ｄと突き出しピン３０の先端面とを面一にすることは不可能であるため、これらの加工誤差を考慮して、例えば突き出しピン３０の先端面が成形面２２ｄから僅かに後退するように（図中で僅かに上方に配されるように）設計される。

外型１０の成形面１１には、ハウジング７の底部７ｂの外側端面７ｂ２の軸心に設けられる凹部７ｂ４（図２参照）を成形するための凸部１１ａが設けられ、この凸部１１ａの軸心にピンゲート５０が設けられる（図６参照）。

ゲート５０から樹脂を射出すると、図６に鎖線矢印で示すように、樹脂が内型２０の成形端面２２に沿って外径側に流動する。このとき、上記のように、溝底成形面２２ａ１を含む平面が内型２０の成形端面２２の外径端部まで面一に連続しているため、具体的には溝底成形面２２ａ１、成形面２３、及び成形面２４が面一に連続しているため、この平面に沿って樹脂がスムーズに流動する。尚、図示例では、丘部成形面２２ａ２の深さを誇張して示しているが、通常、丘部成形面２２ａ２の深さ（すなわちスラスト動圧溝７ｂ１０の溝深さ）は５〜１０μｍ程度であるため、樹脂の流動を阻害することはほとんどない。こうして、樹脂がスムーズに流動することで、キャビティ４０の端部まで確実に樹脂を充填することができ、成形不良を防止できる。

また、上記のように、ハウジング７の内周面７ａ１を成形する成形面２１と、スラスト動圧溝７ｂ１０を成形する溝成形面２２ａとを一体の金型に設けることで、ハウジング７の内周面７ａ１とスラスト動圧溝７ｂ１０の形成領域との相対的な位置精度（例えば直角度）を金型の加工精度で保障することができる。また、内型２０の成形端面２２に金型の継ぎ目が形成されないため、継ぎ目に起因するバリの発生を回避できる。さらに、溝成形面２２ａを内型２０の成形端面２２の外径端部付近まで拡径すれば、スラスト動圧溝７ｂ１０の面積が拡大され、スラスト方向の支持力が高められる。

シール部材９は、例えば、黄銅等の軟質金属材料やその他の金属材料、あるいは樹脂材料でリング状に形成される。このシール部材９の内周面９ａと、軸部２ａのテーパ面２ａ２との間には所定のシール空間Ｓが形成される。本実施形態において、シール部材９の内周面９ａは径一定の円筒面とされる一方、軸部２ａのテーパ面２ａ２は上方に向かって外径寸法を漸次縮小させた面とされる。従ってシール空間Ｓは、ハウジング７の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈する。

上記構成の流体動圧軸受装置１において、スラスト軸受隙間の幅設定は例えば以下のようにして行われる。まず、内周に軸部材２を挿入した軸受スリーブ８をハウジング７の内周に挿入し、軸部材２のフランジ部２ｂの両端面２ｂ１，２ｂ２と軸受スリーブ８の下側端面８ｂ及びハウジング７の底部７ｂの内側端面７ｂ１とを当接させる（すなわち、スラスト軸受隙間が０の状態とする）。この状態から、スラスト軸受隙間の設定幅の分だけ軸部材２をハウジング７に対して相対的に引き上げ、その状態で軸受スリーブ８の外周面８ｄをハウジング７の内周面７ａ１に固定する。このように、スラスト軸受隙間の幅設定を、軸部材２の相対的な引き上げ量で管理することにより、各部材の加工精度に関わらずスラスト軸受隙間を高精度に設定することができる。

このように、軸部材２のハウジング７に対する引き上げ量でスラスト軸受隙間を管理することで、ハウジングの底部７ｂと軸受スリーブ８との間にスラスト軸受隙間を設定するための段部やスペーサ等を軸部材２のフランジ部２ｂの外径側に設ける必要はない。従って、図２に示すように、フランジ部２ｂを、軸受スリーブ８の外周面８ｄが固定されるハウジング７の内周面７ａ１の近傍まで拡径することができる。これにより、スラスト軸受面が拡大され、スラスト方向の支持力が高まる。特に、本実施形態では、上述のように内型２０の成形端面２２の外径端部付近まで溝成形面２２を形成することで、スラスト動圧溝７ｂ１０がハウジング７の内周面７ａ１の近傍まで形成されているため、上記のフランジ部２ｂの大径化と相俟って、スラスト方向の支持力をさらに高めることができる。

流体動圧軸受装置１は以上の構成からなり、シール部材９でシールされたハウジング７の内部空間には、軸受スリーブ８の内部気孔も含め潤滑流体としての潤滑油が充満される。尚、潤滑流体として、潤滑油のほか、磁性流体や気体（例えば空気）を使用することもできる。

以上の構成からなる流体動圧軸受装置１において、軸部材２が回転すると、軸受スリーブ８の内周面８ａの動圧溝８ａ１，８ａ２形成領域と軸部２ａの外周面２ａ１との間にはそれぞれラジアル軸受隙間が形成される。ラジアル軸受隙間に生じる油膜は、動圧溝８ａ１，８ａ２の動圧作用によってその圧力が高められ、この圧力によって軸部材２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２をラジアル方向に回転自在に非接触支持するラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向に離隔して形成される。

これと同時に、軸受スリーブ８の下側端面８ｂの動圧溝８ｂ１形成領域とフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１との間にスラスト軸受隙間が形成されると共に、ハウジング７の底部７ｂの内側端面７ｂ１のスラスト動圧溝７ｂ１０形成領域とフランジ部２ｂの下側端面２ｂ２との間にスラスト軸受隙間が形成される。両スラスト軸受隙間に生じる油膜は、動圧溝８ｂ１，７ｂ１０の動圧作用によってその圧力が高められ、この圧力によって軸部材２が両スラスト方向に回転自在に非接触支持される。これにより、軸部材２を両スラスト方向に回転自在に非接触支持する第１スラスト軸受部Ｔ１と第２スラスト軸受部Ｔ２とが形成される。

また、シール空間Ｓがハウジング７の内部側に向かって漸次縮小したテーパ形状を呈しているため、シール空間Ｓ内の潤滑油は毛細管力による引き込み作用によりハウジング７の内部方向に引き込まれる。さらに、本実施形態では、シール空間Ｓを形成する軸部２ａのテーパ面２ａ２が上方に向かって外径寸法を漸次縮小させているため、軸部材２の回転時には遠心力シールとしての機能も付加され、ハウジング７の内部からの潤滑油の漏れ出しがより効果的に防止される。シール空間Ｓは、ハウジング７の内部空間に充填された潤滑油の温度変化に伴う容積変化量を吸収するバッファ機能を有し、想定される温度変化の範囲内で潤滑油の油面は常にシール空間Ｓ内にあるように、その容積が設定される。

また、ラジアル軸受部Ｒ１を形成する上側の動圧溝８ａ１は、軸方向非対称に形成されている。これにより、潤滑油が強制的に循環され、潤滑油の圧力バランスが保たれると同時に、局部的な負圧の発生に伴う気泡の生成、気泡の生成に起因する潤滑油の漏れや振動の発生等の問題を解消することができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、ハウジング７の底部７ｂの内側端面７ｂ１に形成されるスラスト動圧溝７ｂ１０が、内側端面７ｂ１の外径端部の手前で止まっている場合を示したが、これに限らず、図７に示すようにスラスト動圧溝７ｂ１０及び丘部７ｂ１１を内側端面７ｂ１の外径端部まで延ばしても良い。この場合、ハウジング７を成形する金型は、図８に示すように、内型２０の成形端面２２に設けられる溝成形面２２ａが、成形端面２２の外径端部まで延びている。すなわち、溝底成形面２２ａ１が、成形端面２２の外径端部まで面一に連続している。これによれば、スラスト動圧溝７ｂ１０の面積がさらに拡大され、スラスト方向の支持力がより一層高められる。

また、上記の実施形態では、ハウジング７の底部７ｂの内側端面７ｂ１のうち、スラスト動圧溝７ｂ１０の内径側に平坦部７ｂ１３が設けられる場合を示したが、この内径側の平坦部７ｂ１３を省略し、スラスト動圧溝７ｂ１０の内径端部に接して凹部７ｂ３を設けても良い（図示省略）。

また、以上の実施形態では、軸受スリーブ８の内周面にラジアル動圧溝８ａ１，８ａ２が形成されているが、この面とラジアル軸受隙間を介して対向する軸部２ａの外周面２ａ１にラジアル動圧溝を形成してもよい。また、軸受スリーブ８の下側端面８ｂにスラスト動圧溝８ｂ１が形成されているが、この面とスラスト軸受隙間を介して対向するフランジ部２ｂの上側端面２ｂ１にスラスト動圧溝を形成してもよい。

また、以上の実施形態では、ラジアル動圧溝として、ヘリングボーン形状の動圧溝を形成する場合を例示したが、これに限らず、例えば、スパイラル形状やステップ形状、あるいは波型形状の動圧溝を採用することもできる。また、ラジアル動圧溝を省略し、軸受スリーブ８の内周面８ａ及び軸部材２の外周面２ａ１の双方を円筒面とした、いわゆる真円軸受を構成することもできる。

また、以上の実施形態では、スラスト動圧溝として、スパイラル形状の動圧溝を例示したが、これに限らず、例えばヘリングボーン形状やステップ形状、あるいは波型形状の動圧溝を採用することもできる。また、以上の実施形態では、軸部材２の回転に伴い、スラスト軸受隙間の潤滑油を外径側から内径側に引き込む、いわゆるポンプインタイプの動圧溝を示したが、これに限らず、潤滑油を内径側から外径側に押し出すポンプアウトタイプの動圧溝を採用することもできる。

また、以上の実施形態では、ラジアル軸受部Ｒ１，Ｒ２が軸方向に離隔して設けられているが、これらを軸方向で連続的に設けても良い。あるいは、これらの何れか一方のみを設けてもよい。

また、以上の実施形態では、軸部材２が回転する場合を示したが、軸部材２を固定し、ハウジング７側を回転させる、いわゆる軸固定タイプとすることもできる。

１ 流体動圧軸受装置
２ 軸部材
７ ハウジング
７ａ 側部
７ｂ 底部
７ｂ１０ スラスト動圧溝
７ｂ１１ 丘部
７ｂ１２ 平坦部
７ｂ１３ 平坦部
７ｂ３ 凹部
７ｂ４ 凹部
８ 軸受スリーブ
９ シール部材
１０ 外型
２０ 内型
２１ 成形面
２２ 溝成形面
２２ａ 溝底成形面
２２ｂ 丘部成形面
２３ 成形面
２４ 成形面
２５ 成形面
３０ 突き出しピン
４０ キャビティ
５０ ゲート
Ｄ ディスク
Ｒ１，Ｒ２ ラジアル軸受部
Ｔ１，Ｔ２ スラスト軸受部
Ｓ シール空間

Claims (26)

1. 内周面に軸受スリーブを固定するための固定面が設けられた筒状の側部と、側部の一端開口部を閉塞し、内側端面にスラスト動圧溝が形成された底部とを一体に有する流体動圧軸受装置用ハウジングを製造するための方法であって、
   側部の内周面を成形する成形面及び底部の内側端面を成形する成形端面を有する内型と、底部の外側端面を成形する外型とを備え、内型のうち、少なくとも側部の内周面の成形面とスラスト動圧溝の成形面とが一体の金型に形成された成形金型を用いて樹脂で射出成形する流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
2. スラスト動圧溝の溝底を成形する溝底成形面を含む平面が、内型の前記成形端面の外径端部まで面一に連続している請求項１の流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
3. 前記溝底成形面が前記成形端面の外径端部まで延びている請求項２の流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
4. 前記溝底成形面が、スラスト動圧溝の外径側に設けられた平坦部を成形する成形面と面一に連続した請求項２の流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
5. 前記溝底成形面が、スラスト動圧溝の内径側に設けられた平坦部を成形する成形面と面一に連続した請求項１〜４何れかの流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
6. 内型の軸心に、内型に対して軸方向に摺動可能な突き出しピンを設けた請求項１〜５何れかの流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
7. 内型に、底部の内側端面の軸心に設けられる凹部を成形する成形面を設け、該成形面に突き出しピンの先端部を配置する請求項６の流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
8. 外型のうち、底部の外側端面を成形する成形面の軸心にピンゲートが設けられた請求項１〜７何れかの流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
9. 外型に、底部の外側端面の軸心に設けられる凹部を成形する成形面を設け、該成形面に前記ピンゲートを設けた請求項８の流体動圧軸受装置用ハウジングの製造方法。
10. 内周面に軸受スリーブを固定するための固定面が設けられた筒状の側部と、側部の一端開口部を閉塞し、内側端面にスラスト動圧溝が形成された底部とを一体に有し、樹脂で射出成形された流体動圧軸受装置用ハウジングであって、
    底部の内側端面のうち、スラスト軸受溝の外径端部及びそれよりも外径側の領域に、金型の継ぎ目跡が形成されていない流体動圧軸受装置用ハウジング。
11. スラスト動圧溝の溝底面を含む平面が、底部の内側端面の外径端部まで面一に連続している請求項１０の流体動圧軸受装置用ハウジング。
12. スラスト動圧溝の溝底面が、底部の内側端面の外径端部まで延びている請求項１１の流体動圧軸受装置用ハウジング。
13. スラスト動圧溝の溝底面が、スラスト動圧溝の外径側に設けられた平坦部と面一に連続している請求項１１の流体動圧軸受装置用ハウジング。
14. スラスト動圧溝の溝底面が、スラスト動圧溝の内径側に設けられた平坦部と面一に連続している請求項１０〜１３何れかの流体動圧軸受装置用ハウジング。
15. 底部の内側端面の軸心に凹部が形成された請求項１０〜１４何れかの流体動圧軸受装置用ハウジング。
16. 底部の内側端面の前記凹部に、射出成形金型の突き出しピンの跡が形成された請求項１５の流体動圧軸受装置用ハウジング。
17. 底部の外側端面の軸心に凹部が形成された請求項１０〜１６何れかの流体動圧軸受装置用ハウジング。
18. 底部の外側端面の前記凹部に、射出成形金型のゲートカット跡が形成された請求項１７の流体動圧軸受装置用ハウジング。
19. 前記スラスト動圧溝がスパイラル形状を成した請求項１０〜１８何れかの流体動圧軸受装置用ハウジング。
20. 前記スラスト動圧溝がヘリングボーン形状を成した請求項１０〜１８何れかの流体動圧軸受装置用ハウジング。
21. 前記スラスト動圧溝がポンプインタイプである請求項１０〜２０何れかの流体動圧軸受装置用ハウジング。
22. 前記スラスト動圧溝がポンプアウトタイプである請求項１０〜２０何れかの流体動圧軸受装置用ハウジング。
23. 請求項１０〜２２何れかのハウジングと、ハウジングの側部の内周面に固定された軸受スリーブと、軸受スリーブの内周に挿入され、軸部及びフランジ部を有する軸部材と、軸部の外周面と軸受スリーブの内周面との間のラジアル軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材をラジアル方向に支持するラジアル軸受部と、フランジ部の一方の端面と軸受スリーブの端面との間の第１のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向一方に支持する第１のスラスト軸受部と、フランジ部の他方の端面とハウジングの底部の内側端面との間の第２のスラスト軸受隙間に生じる潤滑流体の動圧作用で軸部材をスラスト方向他方に支持する第２のスラスト軸受部とを備えた流体動圧軸受装置。
24. 軸受スリーブが焼結金属製である請求項２３の流体動圧軸受装置。
25. 軸受スリーブの内周面に、ラジアル軸受隙間の潤滑流体に動圧作用を発生させるラジアル動圧発生部が形成された請求項２３又は２４の流体動圧軸受装置。
26. 軸受スリーブの一方の端面に、第１のスラスト軸受隙間の潤滑流体に動圧作用を発生させるスラスト動圧発生部が形成された請求項２３〜２５何れかの流体動圧軸受装置。

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